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Modélisation et simulation numérique des transferts fluidique et thermique dans le canal et couches cathodiques d’une PEMFC

Belhamel M., Ben Moussa H., Haddad D., Mahmah B., Oulmi K., Zitouni B.

A l’issue de cette étude, des phénomènes ayant lieu lors du fonctionnement d’une pile à
combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) ont pu être analysés. Un modèle,
bidimensionnel transitoire de l’écoulement de gaz, et de transfert de chaleur dans la partie
cathodique : canal, couche de diffusion, et couche de catalyseur, est présenté. Une approche
bidimensionnelle a été choisie selon deux plans, longitudinal (P1) et transversal (P2). Les équations
de conservation utilisées sont l’équation de continuité, l’équation de mouvement, et l’équation
d’énergie. Ces équations ont été résolues numériquement en utilisant la méthode des volumes finis,
sous un programme informatique (Fortran) développé localement. L’objectif de ce travail est
l’obtention des profils et champs de vitesse des gaz dans le canal, la couche de diffusion (GDL) et la
couche de catalyseur, ainsi que le profil et champ de température. On s’est intéressé à l’étude de
l’effet des paramètres, perméabilité et nombre de Reynolds, sur l’écoulement, et l’effet des
paramètres, perméabilité et la surtension cathodique sur les profils de température.